Neubau einer Villa mit komplexer Form in Berlin-Grunewald nach Plänen des Büros Graft Architekten

Ein Wunsch des aus dem Iran stammenden Bauherrn an die Architekten der modernen Villa in Berlin-Grunewald war der Bezug zu Stein. Daher wurde nicht nur die Fassade mit großformatigen Natursteinplatten gestaltet, sondern auch die Grundfigur erinnert mit ihren ungleich geneigten Außenflächen an die Form eines Findlings. „Das für den Bezirk zuständige Bauamt war sehr aufgeschlossen gegenüber der zeitgemäßen Interpretation einer Villa“, erzählt Nils von Minckwitz, der das Projekt für das Architekturbüro Graft Berlin betreute. „In dem überwiegend von Gründerzeitvillen dominierten Wohngebiet standen bereits weitere Villen mit expressivem Charakter.“

Die mit 530 m² sehr großzügig bemessene Villa ist so konzipiert, dass sie sich unkompliziert an sich verändernde Lebensphasen anpassen lässt. So ist beispielsweise das Dachgeschoss als Einliegerwohnung geplant, die derzeit noch vom Bauherrn selbst genutzt wird.

Statik und Konstruktion

Rechte Winkel sucht man an der Fassade vergeblich. Zudem sind sehr viele Wände nicht im Lot, sondern in unterschiedlichen Winkeln geneigt. Einige der Brüstungsflächen der Loggien sind zudem in der Horizontalen geknickt, so dass sich die untere Hälfte der Brüstung nach außen und die obere nach innen neigt. Durch diverse Vor- und Rücksprünge sitzen auch die Wände nicht alle übereinander. Um diese komplexe Form nicht nur zu planen, sondern auch umsetzen zu können, bedurfte es einer sehr guten Zusammenarbeit, sowohl zwischen dem Architekturbüro und der Tragwerksplanung, als auch mit dem beauftragten Vermesser, der ausführenden Rohbaufirma und dem Hersteller der Betonschalung. „Schwierig wurde es im Grunde dadurch, dass die Software des Architekten nicht kompatibel mit der Software war, die wir als Tragwerksplaner benutzen“, erklärt Frank Ohm, der seinerzeit das Projekt für das BuroHappold Engineering geleitet hat. „Wir konnten das 3D-Modell des Architekten – ein Rhino-Modell – nicht für die Statik und die Schalplanung verwenden. Stattdessen haben wir jeweils eigene Modelle gebaut: ein Revit-Modell für die Ausführungsplanung und ein RFEM-Modell für die Bemessung. Aus dem Revit-Modell haben wir zunächst die Schalpläne abgeleitet. So konnten – und mussten – wir jede einzelne Wand unverzerrt, in ihrer wahren Größe, darstellen.“ Diese „wahre“ Geometrie bildete dann die Grundlage für die Bewehrungspläne. Im Revit-Modell konnten Schnitte gelegt werden, aus denen ablesbar war, wie die Bewehrungsstäbe von einer Wandscheibe in die nächste übergehen sollten. Zusätzlich wurde während der Bauphase ein physikalisches Modell aus Kunststoff, das die Architekten an einem 3D-Drucker angefertigt hatten, zu einem wichtigen Kommunikationsmittel zwischen Planern und Ausführenden.

Umsetzung auf der Baustelle

Gearbeitet wurde im Rohbau mit einer durch Richtstreben mit Grob- und Feinjustierung ausrichtbaren Systemschalung der Firma Hünnebeck, die sich an die vorgegebenen Neigungen der Wände exakt anpassen ließ. Dafür wurden die 20 m² großen Schalelemente mit einem Kran angehoben und in Position gebracht. Dann mussten diese aufgestellt und ausgerichtet werden. „Die Neigungswinkel wurden mit der äußeren Schalplatte bereits vorgegeben. Auf diese Platte hat dann der Vermesser die Koordinaten aus den Schalplänen übertragen“, erzählt Klaus Dieter Schmohl von der Rohbaufirma Schmohl & Sohn. „Anhand dieser Punkte konnten wir dann die weitere Schalung anpassen und konventionell, beispielsweise durch Kanthölzer, ergänzen.“ Ging es zum Beispiel um eine dreieckige Wandfläche, wurde dieses Dreieck auf der Systemplatte abgebildet. Die Systemschaltafel diente dabei quasi als „Zeichenunterlage“. Wie beschrieben, hat hierfür der Vermesser die ermittelten Koordinaten auf die Platte übertragen und an diesen Stellen Nägel in die Schalung geschlagen. Entlang der vorgegebenen Figur wurde dann die weitere Schalung aufgebaut und die Bewährung entsprechend der Statik verlegt. Mit der inneren Systemplatte wurde dann die Kastenform geschlossen, so dass die Schalung mit Beton verfüllt werden konnte.

Für ein sicheres Arbeiten stellte der Schalungshersteller Klappgerüste zur Verfügung, deren aussteifende Diagonalen gegen stufenlos verstellbare Spreizen getauscht wurden, so dass sich diese ebenfalls genau anpassen ließen und eine sichere Arbeits- und Aufstellebene an den nach innen geneigten Außenflächen boten. Alle nach außen fallenden Schalungsflächen wurden mit einem Lehrgerüst aus ID15-Türmen unterstellt.

Wie sauber hier gearbeitet worden war, zeigte ein abschließender Vergleich der Soll- und Ist-Koordinaten mit sehr geringen Abweichungen von teilweise weniger als 1 cm.

Dachflächen und Fassadenplatten

In dem aus Ortbeton errichteten Gebäude bedeuteten – abgesehen von der Vielflächig- und Vielfältigkeit der Außenwände – auch die relativ großen Öffnungen der Fassade eine Herausforderung für die Tragwerksplanung, die für ein Einfamilienhaus eher ungewöhnlich ist. Das Tragwerk besteht aus Wandscheiben, Überzügen und wandartigen Trägern. Die dominanten Außenwände auf der Nord- und Südseite dienen als Wandscheiben sowohl dem Abtrag der Vertikallasten als auch der Aussteifung. In den Bereichen der großen Öffnungen auf der Ost- und Westseite fungiert die Brüstung statisch als Überzug. Dieser verläuft über ein Zwischenauflager hinweg über die gesamte Gebäudebreite und sogar um die Ecke. Auf der Nord- und Südseite endet der Überzug in den großen Wandscheiben. Er ist dort biegesteif eingespannt. Im Gebäudeinneren ermöglichen wandartige Träger, die in den Trennwänden im Obergeschoss „versteckt“ sind, ein großzügiges Erdgeschoss. Im Dachgeschoss wirken die geneigten Außenwände mit der Dachdecke gemeinsam als ein Rahmen mit „schiefen Stielen“. Das räumliche Tragverhalten des komplexen Baukörpers erforderte zur Bearbeitung der Statik ein 3D-Bemessungsmodell.

Das Skulpturhafte des Gebäudes zeigt sich aber nicht allein durch die ungewöhnliche Form, sondern auch dadurch, dass Fassade und Dach ineinander übergehen, also die Fassadenverkleidung durchläuft. Dadurch entstand allerdings eine geneigte Dachfläche mit offenen Fugen, was abdichtungstechnisch eine weitere Herausforderung darstellte. Notwendig war an dieser Stelle eine Abdichtungsbahn, die sehr vielen Anforderungen gegenüber gerecht werden musste. Die Unterdachbahnen „stamisol“ der Schweizer Firma Serge Ferrari AG, die schließlich zum Einsatz kamen, sind vor allen Dingen dafür bekannt, neben einem sehr guten Schutz gegen Feuchte ausgesprochen UV-beständig zu sein und auch brandschutztechnisch gute Werte zu erzielen. „Zudem mussten sämtliche Durchdringungen entsprechend gut geschützt werden, beispielsweise durch Schrauben mit Unterlegscheiben aus EPDM“, erläutert Architekt von Minckwitz.

Für die Natursteinoptik der Fassade suchte man nach Hightech-Keramikplatten im Großformat mit nicht sichtbarer Befestigung, die sich nicht verziehen, auch wenn teilweise sehr spitz zulaufende Elemente notwendig würden. Die gewählten Platten von VidroStone bestehen aus dünner Keramik und einer Polymerbetonschicht auf der Rückseite, wodurch diese trotz ihrer Größe relativ leicht sind. Die Ankerpunkte für die spätere Befestigung werden bereits im Werk montiert. Die Platten sitzen mit diesem Ankersystem als vorgehängte Fassade auf einer Spezialunterkonstruktion.

Pläne, Modelle und Kommunikation

Die Villa M zeigt sehr schön, was Dank moderner Planungssoftware heute baubar ist. Dennoch war die Kommunikation zwischen Planern und Ausführenden und die Übertragbarkeit zwischen der unterschiedlichen 3D-Software immer wieder Thema. Wenn digitale Modelle übergeben werden, ist die Frage nicht nur, wie die Übergabe dokumentiert wird, wie mit nachträglichen Veränderungen am Modell verfahren wird und ob – oder wie – die im Planungsprozess üblichen, papierbasierten Prüfläufe angewendet werden können. Es muss darüber hinaus geklärt werden, in welcher Form die Informationen auf die Baustelle kommen (Pläne, Modelle) und wie ein Soll-Ist-Abgleich der gebauten Geometrie vorgenommen werden kann.

Letztendlich muss die Theorie auch in die Praxis auf der Baustelle umgesetzt werden. Das hat in diesem Projekt sehr gut funktioniert. Das Ergebnis kann sich sehen lassen. Nichts desto trotz darf nicht unterschlagen werden, dass solch individuelle Gebäude einen erheblichen Mehraufwand für alle Beteiligten mit sich bringen, der sich finanziell nicht an jeder Stelle rechnet.

Dipl.-Ing. Nina Greve studierte Architektur in Braunschweig und Kassel. Heute lebt und arbeitet sie als freie Autorin in Lübeck (www.abteilung12.de) und ist unter anderem für die Zeitschriften DBZ, bauhandwerk und dach+holzbau tätig.